HASIL DAN PEMBAHASAN Diagram Alir Penelitian

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bagian ini akan dijabarkan hasil pengamatan dan pengolahan data hasil penelitian yang telah dilakukan beserta analisanya. Dalam penelitian skripsi analisa yang dilakukan yaitu data eksperimen sekunder dan data simulasi. Diharapkan hasil keduanya tidak menyimpang terlalu jauh namun diharapkan saling mendekati satu sama lainnya. Untuk proses pengambilan data eksperimen penulis tidak lagi melakukan kegiatan eksperimen. Eksperimen telah dilakukan di Laboratorium Laser Departemen Fisika University of Auckland , Selandia Baru. Namun untuk proses pengambilan data simulasi dilakukan sepenuhnya di Laboratorium Laser Pusat Penelitian Fisika P2F Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia LIPI Serpong. Proses kegiatan pengambilan data simulasi dilakukan dengan simulasi berbagai jenis desain terahertz waveguide berupa pipa plastik dengan berbagai variasi diameter core , jenis dan posisi logam yang ditanam pada cladding , dan variasi diameter dan posisi 12 lubang kecil pada sisi cladding. 4.1 Simulasi Awal Terahertz Waveguide Desain awal terahertz waveguide yang disimulasikan dalam penelitian ini yaitu dengan profil berbentuk silinder berongga dari bahan material dielektrikpipa plastik. Dengan inti core berupa udara dan dinding selaput cladding. Diameter core 3 mm dan ketebalan cladding 1.5 mm, pada sisi cladding terdapat 12 lubang kecil simetris dengan diameter 0.35 mm. Material dielektrik yang digunakan jenis UV Curable Plastic dengan refractive indeks pada frekuensi terahertz 1.5 ± 0.1. Desain terahert waveguide ini dapat dilihat pada gambar 3.5. Untuk menghasilkan terahertz waveguide yang baru dan lebih baik pemanfaatannya model desain juga dilakukan dengan menanamkan dua kawat logam pada sisi cladding secara vertikal dan horizontal terhadap medan listrik. Terlihat pengaruh yang signifikan Universitas Sumatera Utara terhadap mode intensitas beam profil yang diakibatkan oleh penanaman kawat tembaga pada dua posisi tersebut. Permasalahan wilayah analisis yang terbuka, yang diperkirakan dapat mengganggu perambatan gelombang pada daerah analisa akibat pantulan gelombang. Pada desain ini diberikan daerah batas analisis menggunakan PML Perfectly Matched Layer . Batas area simulasi ini mengakibatkan semua gelombang di daerah boundary akan diserap oleh PML. Dengan demikian tidak ada gelombang pantulan yang kembali ke area simulasi sehingga masalah Absorbing Boundary Condition ABC dapat diatasi. Tujuan utama dalam penelitian ini adalah untuk menganalisa atenuasi pada simulasi terahertz waveguide. Simulasi terahertz waveguide yang dilakukan diperhitungkan menghasilkan nilai atenuasi yang rendah yang dapat memungkinkan untuk menciptakan terahertz waveguide yang bagus dan baik digunakan pada pengaplikasiannya. Grafik atenuasi hasil desain simulasi dapat dilihat pada gambar 4.1 Gambar 4.1 Grafik atenuasi hasil simulasi terahertz waveguide dari bahan material dielektrik dengan kawat tembaga tertanam. Pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa pada frekuensi tertentu terdapat kondisi resonansi sehingga menyebabkan gelombang akan susah dipandu dan mengalami peningkatan atenuasi. Hasil simulasi dapat disimpulkan bahwa akibat penanaman kawat tembaga mempengaruhi profil mode intensitas medan listrik 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 At tenua si 1 cm Frekuensi THz Tanpa Metal Cu Metal Cu Vertikal Metal Cu Horizontal Universitas Sumatera Utara sehingga mengakibatkan rata-rata penurunan atenuasi sebesar 6,18 pada pananaman kawat tembaga secara vertikal tegak lurus terhadap polarisasi medan listrik sedangkan pada posisi horizontal sejajar terhadap polarisasi medan listrik, atenuasi justru mengalami peningkatan sebesar 19,07. Bahwa pengaruh posisi kawat tembaga tersebut mempengaruhi interaksi antara polarisasi medan listrik dengan bahan metal yang membuat gelombang tidak terkopling dengan baik. Pengujian terhadap simulasi terahertz waveguide ini dilakukan pada frekuensi 0.3 - 1 THz disesuaikan dengan frekuensi spektrum terahertz. 4.2 Validasi Hasil Penelitian Eksperimen telah dilakukan oleh Nurfina Yudasari S.Si, M.Sc di Laboratorium Laser Departemen Fisika University of Auckland Selandia Baru. Data eksperimen diperoleh dengan menggunakan terahertz waveguide dengan ukuran diameter core 3 mm dengan dua kawat tembaga tertanam vertikal tegak lurus dan horizontal sejajar terhadap polarisasi medan listrik. Bahwa arah dari polarisasi medan listrik searah terhadap sumbu koordinat X. Maka hasil desain simulasi yang dilakukan diharapkan dapat memberikan hasil yang sama dengan hasil eksperimen yang dilakukan. Hasil eksperimen dan simulasi terhadap terahertz waveguide yang dilakukan dalam penelitian ini seperti yang ditampilkan pada gambar 4.2 a -0,4 -0,2 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 At enua si 1 cm Frekuensi THz kawat tembaga vertikal kawat tembaga horizontal Universitas Sumatera Utara b Gambar 4.2 Grafik validasi atenuasi dengan dua kawat tembaga tertanam vertikal tegak lurus dan horizontal sejajar terhadap polarisi medan listrik a eksperimen, dan b simulasi. Pada gambar 4.2 bahwa grafik a untuk eksperimen dengan pengujian pada frekuensi 0.3 – 1 THz. Pada grafik eksperimen dapat dilihat bahwa pada frekuensi tertentu terjadi peristiwa resonansi pada terahertz waveguide dengan dua kawat tembaga yang tertanam secara tagak lurus maupun yang sejajar terhadap polarisasi medan listrik. Dari grafik eksperimen menunjukkan pada eksperimen atenuasi yang dihasilkan dua kawat tembaga yang tertanam sejajar medan listrik lebih besar daripada atenuasi yang dihasilkan pada dua kawat tembaga yang tertanam secara tegak lurus terhadap medan listrik. Peningkatan ini timbul akibat adanya pengaruh dari interaksi kawat tembaga yang tertanam secara sejajar terhadap medan listrik. Validasi grafik atenuasi secara eksperimen dan simulasi untuk terahertz waveguide dengan dua kawat tembaga tertanam tegak lurus terhadap medan listrik untuk hasil yang hampir sama dan mendekati baik nilai ataupun karakteristik pada eksperimen terhadap desain simulasi terlihat pada simulasi ukuran core 3 mm. Demikian juga validasi eksperimen dan simulasi untuk terahertz waveguide dengan dua kawat tembaga yang tertanam sejajar terhadap medan listrik yang menunjukkan hasil yang berkesesuaian secara eksperimen dan simulasi pada ukuran core 3 mm. 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 At enua si 1 cm Frekuensi THz kawat tembaga vertikal kawat tembaga horizontal Universitas Sumatera Utara Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, bahwa desain profil terahertz waveguide yang diteliti dalam penelitian ini berupa pipa plastik, dengan udara sebagai wilayah inti core dan material dielektrik plastik untuk sisi cladding . Indeks bias inti n 1 dan n 2 untuk indeks bias cladding . Jelas bahwa secara teoritisnya n 2 n 1 , pada kondisi ini Total Internal Refleksi TIR tidak berlangsung pada refleksi gelombang dalam simulasi terahertz waveguide dan cahaya yang tersisa akan dibiaskan kembali ke cladding . Untuk meningkatkan propagasi gelombang di wilayah inti maka desain terahertz waveguide dalam penelitian ini menggunakan kawat logam yang tertanam disisi cladding . Akibat pengaruh konduktivitas dan konstanta dielektrik logam yang berada pada daerah inti maka akan mempengaruhi propagasi modus medan listrik dan medan magnet. Nilai propagasi mempengaruhi indeks bias efektif yang juga disebut sebagai fase efektif indeks. Adapun rumus dasar untuk menentukan efektif indeks yaitu pada persamaan 2.27. Hasil indeks efektif yang dilakukan pada eksperimen dan simulasi terhadap terahertz waveguide ditunjukkan pada gambar 4.3 a b Gambar 4.3 Grafik indeks efektif dari terahertz waveguide dengan dua kawat tembaga tertanam secara tegak lurus vertikal dan sejajarhorizontal terhadap polarisasi medan listrik a eksperimen, dan b simulasi. Pada gambar 4.3 terlihat bahwa hasil eksperimen dan simulasi untuk efektif indeks yang dihasilkan memiliki nilai yang sama dan juga sesuai dengan teori. Dengan frekuensi semakin meningkat nilai efektif indeks terahertz waveguide juga meningkat pada pengujian frekuensi antara 0.4-1 THz dengan 0,98 0,985 0,99 0,995 1 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 n e ff Frekuensi THz kawat tembaga vertikal kawat tembaga horizontal 0,98 0,985 0,99 0,995 1 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 n e ff Frekuensi THz kawat tembaga vertikal kawat tembaga horizontal Universitas Sumatera Utara indeks efektif diantara 0.980-0.998. Dari hasil eksperimen maupun simulasi bahwa gelombang merambat pada daerah inti berupa udara indeks bias 1.

4.3 Modifikasi Simulasi